A Torre Wangen é a primeira estrutura multi-nível e trepável a utilizar componentes estruturais de madeira com forma própria. O projeto e a construção da torre baseiam-se na investigação do Cluster de Excelência "Integrative Computational Design and Construction for Architecture" (IntCDC) da Universidade de Estugarda. A torre foi criada como um marco arquitetónico e uma estrutura de madeira pioneira para a Landesgartenschau 2024 (esta exposição anual de horticultura em grande escala tem lugar em diferentes regiões da Alemanha - a edição de 2024 realiza-se na região ocidental de Allgäu).
A Torre de Wangen liga o local do Landesgartenschau no vale de Argen à paisagem circundante. No rés do chão, as três entradas da torre desdobram-se entre as superfícies de madeira em três direcções, criando um espaço convidativo para mentes curiosas. No interior, ao subir os 113 degraus de uma escada em espiral de aço, os visitantes estabelecem uma ligação sensorial com a materialidade da construção em madeira da torre. Na plataforma de observação - uma estrutura de aço com painéis de vidro - os visitantes têm vista para a cidade medieval de Wangen im Allgäu e o vale de Argen, bem como para os Alpes.
Uma estrutura de madeira pioneira
A torre de 23 metros de altura (75 pés de altura) é composta por doze longos segmentos estruturais - cada segmento é feito de três elementos individuais de madeira laminada cruzada (CLT). Estes elementos são maquinados em CNC de 5 eixos - o que permite uma maior exatidão e precisão - e unidos através de uma junta sobreposta monomaterial recentemente desenvolvida. Isto funciona para "transmitir forças em todas as direcções, criando elementos CLT contínuos, mantendo constantes as dimensões da secção transversal", afirma o IntCDC.
A forma de hélice em espiral da torre e a curvatura das suas superfícies CLT criam uma nova estrutura de madeira de superfície ativa capaz de suportar cargas de vento horizontais. "A curvatura proporciona uma rigidez adicional à superfície da madeira, semelhante a uma folha ondulada", explica o IntCDC. "A coluna central da escada suporta as cargas vivas verticais [o peso das pessoas] nos degraus e realça elegantemente a distribuição precisa das cargas entre os vários componentes estruturais, afunilando na base."
Conceção computacional
A Torre Wangen é um edifício de investigação permanente cuja conceção e construção foram determinadas por estratégias de conceção computacional utilizadas para integrar o comportamento dos materiais e as restrições de fabrico. O Professor Jan Knippers, Diretor do Instituto de Estruturas de Edifícios e Design Estrutural da Universidade de Estugarda, explica: "A inovação na construção em madeira é possibilitada por uma abordagem integradora da investigação científica, do design computacional com base em materiais, do fabrico digital e da perícia artesanal." A Torre Wangen foi projectada, certificada e construída ao longo de um ano. A pré-fabricação meticulosa - com precisão milimétrica e pormenores de ligação em madeira fresada em CNC - garantiu que a montagem da torre no local fosse concluída em apenas três dias.
Madeira auto-formada
Os componentes curvos de madeira da Torre Wangen baseiam-se no fabrico em grande escala e auto-moldável que deriva do encolhimento da madeira induzido pela humidade. "Normalmente, a contração e a deformação induzidas pela humidade são consideradas indesejáveis na construção em madeira", afirma o IntCDC. "No entanto, inspirados por exemplos biológicos, como o cone de abeto que reage à alteração dos níveis de humidade ambiente com uma mudança de forma das suas escamas, podem ser aplicados princípios semelhantes para controlar a autoformação de componentes de madeira curvos." Os elementos curvos de madeira da torre derivam de uma curvatura alvo pré-determinada computacionalmente, impulsionada pelo encolhimento caraterístico da madeira durante um processo de secagem industrial padrão.
Elementos auto-formados em preparação para a colagem CLT:
Colagem por prensagem de parafusos da junta de sobreposição entre componentes CLT:
Um segmento bruto completo da torre:
Pré-instalação da fachada em lariço:
Segmentos de torre numa capa de proteção pronta a ser transportada:
Um par de segmentos de torre a ser transportado para o local:
Os componentes CLT auto-formados da torre são fabricados com abeto de origem local. O IntCDC explica o processo de auto-conformação:
As placas de duas camadas auto-moldáveis são concebidas e produzidas como painéis planos, cada um constituído por uma camada "ativa" de 30 milímetros de espessura e uma camada "restritiva" de 10 milímetros de espessura, laminada transversalmente. As placas de madeira são processadas após uma ligeira secagem ao ar e a camada "ativa", com um teor de humidade mais elevado, é laminada à camada restritiva numa prensa plana de vácuo.
Após a laminação, as placas planas são submetidas a um processo controlado de secagem em estufa, em que a camada ativa encolhe perpendicularmente à direção das fibras das suas placas, moldando efetivamente os painéis na forma curva prevista.
Três placas de bicamada auto-formadas e uma camada de bloqueio de 10 milímetros de espessura, dobrada elasticamente, são empilhadas e laminadas para criar um painel CLT final, dimensionalmente estável e curvado com precisão, com 130 milímetros de espessura."
Montagem
Os doze longos segmentos estruturais foram pré-montados em conjuntos de dois, minimizando assim o tempo de construção no local (para três dias). Os conectores de aço (entre a estrutura CLT e a escada) e a maioria dos 168 painéis de lariço da fachada, fabricados individualmente, foram pré-montados na fábrica. Os componentes da torre foram instalados no local sobre uma fundação pouco profunda feita de betão reciclado com cimento de CO2 reduzido. A escada em espiral e a plataforma de observação foram inseridas na torre a partir de cima.
Montagem no local dos dois primeiros pares de segmentos de torre:
Construção da estrutura de suporte de carga CLT da Torre Wangen:
Instalação da plataforma de observação:
"A expressão distintiva da estrutura de madeira única da torre é um testemunho das possibilidades de design latentes na arquitetura de madeira naturalmente renovável, de origem local, fabricada regionalmente e eficaz em termos de recursos", afirma o Professor Achim Menges, Diretor do Cluster of Excellence IntCDC.
Detalhes da Torre de Wangen
Altura: aprox. 23 metros (75 pés)
Área útil: 50 metros quadrados (538 pés quadrados)
Diâmetro da torre de observação: 5,6 metros (18 pés)
Fundação: betão reciclado com cimento com redução de CO2
Estrutura de madeira: doze painéis curvos CLT com 130 milímetros de espessura e uma superfície total de 360 metros quadrados
Escada: escada em espiral em aço galvanizado a quente com 113 degraus
Plataforma de observação: estrutura em aço galvanizado a quente com painéis de vidro
Parceiros do projeto
Cluster de Excelência IntCDC - Integrative Computational Design and Construction for Architecture, Universidade de Estugarda
Instituto de Projeto e Construção Computacional (ICD): Achim Menges, Martin Alvarez, Monika Göbel, Laura Kiesewetter, David Stieler e Dr. Dylan Wood, com o apoio de Gonzalo Muñoz Guerrero, Alina Turean e Aaron Wagner
Instituto de Estruturas de Construção e Projeto Estrutural (ITKE): Prof. Dr. Jan Knippers e Gregor Neubauer
Blumer-Lehmann AG: Katharina Lehmann, David Riggenbach e Jan Gantenbein
Biedenkapp Stahlbau GmbH: Markus Reischmann e Frank Jahr
Stadt Wangen im Allgäu - Landesgartenschau Wangen im Allgäu 2024 GmbH
